新能源汽車電源模式切換設計

韋崠　陳長健　陳欣蕾　崔碩　趙小羽

摘 要：本文針對現有新能源汽車電源管理及不同電源狀態之間的切換存在的一些問題，提出了電源模式這一概念，以及電源模式的管理和跳轉方法。闡述了該方案的設計原理及實現方式，解決了當前電動汽車1）多種電源模式下，電源管理起來復雜;2）電源狀態轉換操作步驟繁雜，電源狀態之間跳轉時間長;3）多種電源模式下，當異地車輛出現故障時，遠程數據排查起來較為困難等問題。

關鍵詞：新能源汽車 電源模式 模式跳轉 電源管理

1 引言

隨著環保概念的提出，各個領域都在倡導綠色環保，因此針對人類不可或缺的出行也將逐步推廣綠色能源的電動車輛，其中電動車輛除了當前燃油車輛具備的各項功能之外，還可以針對車輛運行場景的不同，實現不同電源模式的跳轉。現有的電動車輛的電源模式的跳轉需要先通過當前電源模式下電之后，才可以開始新的電源模式的上電操作，并且隨著車輛運行場景的不斷豐富，多次的下電-上電的操作使用戶操作繁雜，且將在一定程度上影響車輛的使用年限，因此提出一種新的電源模式跳轉的方式用以應對當前多種電源模式跳轉的需要。

2 當前技術存在的問題

當前市場上存在的電動汽車，普遍都有APP遠程啟動空調的功能，主要用于炎熱/寒冷天氣預先調節車內溫度。用戶可在手機APP端發送打開空調指令，指令經由車控平臺通過LTE無線網絡轉發至車輛用戶連接單元，用戶連接單元通過CAN網絡與車身控制器進行防盜鑒權，鑒權成功后將打開空調的指令發送至車身控制器，由車身控制器檢測遠程打開空調的條件是否滿足，當滿足上電條件后釋放低壓電，再由整車控制器判斷滿足高壓電釋放條件后釋放高壓電來啟動空調。由于是遠程啟動車輛，因此為考慮用車安全及車輛防盜等情況下，此時整車的電源狀態只能夠打開空調，各控制器對整車其他功能加以限制。當用戶要進入車輛進行操控車輛時，需先退出該電源狀態才能正常使用車輛。因此用戶需先在APP上關閉空調并將車輛下電后，才能退出遠程打開空調的電源狀態。這樣便導致用戶上電操作繁瑣，需先下電后上電的情況，嚴重影響用戶的用車體驗。而且隨著電動汽車功能越來越豐富，有各種各樣的用車場景，近年來涌現出有如手機遙控泊車、無人自動泊車、防盜監控等功能，這些功能與遠程打開空調類似，都是在特定場景下的應用，而且在這些功能下電源狀態都與人工操控時的電源狀態不同，當這些功能啟用時，車輛其他常規功能將會受到相應的限制，以滿足不同的使用場景。而當前電源啟動方式已不能滿足以上功能電源啟動的需求，而繁瑣的電源狀態切換步驟已使電源狀態切換時間變長體驗變差，因此現存的電源啟動方式存在如下缺點：

1）操作步驟繁雜，當由其他電源狀態切換到人工操控時的電源狀態，需要先退出該電源狀態，出現先下電退出其他電源狀態后再上電切換到人工操控時的電源狀態。

2）當存在多種電源狀態時，不利于各電源狀態之間的快速平滑切換

3）沒有一個統一的電源狀態的標識位，各控制器在不同電源狀態下做切換時，需做較復雜的條件判斷，且在軟件開發上造成一定的困難以。

4）當存在多種電源狀態時，若出現故障不利于問題的快速定位和排查解決

3 解決方案

在不同的電源狀態下，引入電源模式這一概念作為不同電源狀態的區分方式，由車身控制模塊以某幀CAN報文作為不同電源模式的標識發到CAN總線上。如圖2所示，該車輛可以包括：處理器1001，例如CPU，通信總線1002，用戶接口1003，網絡接口1004，存儲器1005。其中，通信總線1002用于實現這些組件之間的連接通信。用戶接口1003作為與云端進行遠程通訊的模塊，用于接收用戶通過APP觸發的控制指令以及反饋指令執行情況，可選的用戶接口1003還可以包括標準的有線接口、無線接口，此外用戶接口1003還可以是射頻模塊，用于識別無線射頻信號。網絡接口1004可選的可以包括標準的有線接口、無線接口（如WI-FI接口）。存儲器1005可以是高速RAM存儲器，也可以是穩定的存儲器（non-volatile memory），例如磁盤存儲器。存儲器1005可選的還可以是獨立于前述處理器1001的存儲裝置。當電源狀態為遠程開空調的狀態時，該CAN報文電源模式標識位為遠程空調模式。當為人工可操控的電源狀態時，電源模式為本地模式。通過加入電源模式這一標識符，當各控制器檢測到該CAN報文電源模式標識位為不同值時，各控制器自動將當前工作狀態置為該電源模式下的工作狀態。

以遠程空調模式為例，當在車輛在遠程空調電源模式下工作時，若車身控制器檢測到用戶打開車門踩剎車，并檢測到合法鑰匙后，車身控制器將電源模式標識位由遠程空調模式變為本地模式，整車其他控制器識別到電源模式變化時，對應改變為本地模式的電源狀態，實現遠程空調模式平滑切換到本地模式，減少繁瑣的操作，提升用戶用車體驗。當車輛還存在多種其他的電源模式時，同樣的也可以通過改變電源模式的標志位的方式來切換，例如當車輛還存在遙控泊車的功能時，在該功能下電源模式標志位設置為遙控泊車模式。當車輛處于遠程空調模式時，若用戶想切換到遙控泊車模式下，可通過遙控雙擊尾門按鍵等方式，作為跳轉的條件，當車身控制模塊接收到連續兩次遙控尾門按鍵指令后，車身控制器判斷遙控泊車上電的條件滿足后，發送電源模式標志位為遙控泊車模式到CAN網絡上，其他控制器識別到該標志位，自動將自身工作狀態切換至遙控泊車模式下的工作狀態。若還存在多種電源模式，也可通過類似的方法，根據用車場景來設置觸發跳轉的條件，當控制器識別到滿足其切換的條件后自動切換到該電源模式，從而實現快速而平滑的切換。

將車身控制器發送的電源模式報文通過用戶連接單元發送至車控數據平臺存儲，若異地車輛出現故障時，可通過車控數據平臺調用數據進行分析排查，通過遠程數據中電源狀態標識可快速判斷該車輛處于何種電源模式下工作，將問題定位在該電源模式下車輛可能出現故障的原因，有利于問題的快速定位及分析。

4 結束語

在電源模式跳轉相關的控制器中，在其軟件開發中加入電源模式標識符，不僅簡化了控制器軟件開發，還使各控制器對于電源模式管理之間的交互得到了簡化，同時為其他新的電源啟動場景提供了一種交互和管理的方法。此外使電源模式之間的跳轉得到了簡化，能夠讓各電源模之間實現平滑快速地切換，為用戶提供了更良好的用車體驗。

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